厦蓉高速公路改扩建工程交通组织方案研究

陈礼彪，邬晓光，苏兴矩，卢兴利，钟元庆

（1. 福建省高速公路建设总指挥部，福建 福州 350000；2. 长安大学，陕西 西安 710000；3. 福建厦蓉高速公路漳龙段扩建工程有限公司，福建 龙岩 364000，E-mail:sxj1236@163.com；4. 中国科学院 武汉岩土力学研究所，湖北 武汉 430071）

随着社会经济的发展，高速公路交通量持续增长。许多早期建成的高速公路已经难以满足交通需求，并且在巨大的交通压力下出现了严重破损。为了保证高速公路快速、高效、安全的职能，国内已有多个省市开展了高速公路改扩建。高速公路改扩建是在既有高速公路的基础上进行的，在施工过程中，势必会对原有交通及周边路网产生影响，合理的交通组织方案能够保证改扩建施工路段的畅通与安全。

许多学者在高速公路改扩建成功实施的基础上，进行了大量交通组织方案的研究。如王淼[1]运用交通供需均衡理论，设计并论证了安新高速公路改扩建期间采取“行车不分流”交通组织方案的可行性。黄进堂等[2]在分析交通特征的基础上，介绍了沪宁高速改扩建期间采取的交通组织经验。汪超[3]结合佛开高速改扩建工程方案，针对不同施工阶段提出与其相适应的交通组织方案。可以看出高速公路改扩建的顺利实施需要合理完善的交通组织方案作为支撑。

目前，国内已完成的高速公路改扩建工程大部分是在地势平坦地区开展，施工难度较小，交通组织方案相对单一。然而，随着改扩建工程的全面实施，一些位于山岭地区的高速公路也逐渐进入改扩建时期。山岭地区的高速公路由于地形复杂，桥隧比重大，互通立交布置局促，并且交通走廊带受地形限制，改扩建能够利用的空间有限，道路选线难，相较于平原地区高速公路的改扩建施工面临的困难多，其交通保畅方案的设计也更加复杂。厦蓉高速漳龙段就是福建省第一条在山区进行拓宽改造的高速公路。本文通过分析厦蓉高速公路交通特征，结合山区高速改扩建工程特点，对山区高速公路改扩建交通组织方案进行研究，以保证道路通行能力与行车安全[4]。

1 典型改扩建交通组织形式

典型改扩建交通组织形式有如下6种。

（1）全封闭式。封闭全部原有交通，将车辆分流到其他道路上，然后再组织施工作业。沈大高速公路和西宝高速公路改扩建期间即采用全封闭式交通组织。该方法便于控制和缩短工期，易于保证施工质量和交通安全；但是对分流道路的交通压力很大。

（2）半幅封闭式。封闭高速公路其中半幅交通，并在此半幅进行施工作业，将该半幅交通分流或改移至另半幅双向行驶。连霍高速公路及佛开高速公路改扩建期间即采用半幅封闭式交通组织。该方法的优点是施工作业对交通干扰小，施工安全性高。缺点是增加了相邻道路压力，降低道路服务水平，存在一定安全隐患。

（3）全幅区分车型分流式。通过限制部分车型驶入高速公路，并将其分流到其他道路之后再组织施工。沪宁高速公路改扩建期间采用该方法。其优点是能够保障高速公路和分流路网的通行能力，实现左右幅施工、作业面大、工期短；但安全性能较低。

（4）半幅区分车型分流式。将单向部分车辆分流到其他道路，限制部分车型驶入半幅高速公路之后再组织施工。该方法的优点是能够减轻扩建半幅和分流道路的交通压力，缺点是该方法影响半幅路面的交通能力、工期较长、交通组织较为复杂。

（5）开放式。即不进行交通管制，立即组织施工作业。该方法的优点是不影响既有交通出行路线，但是施工、交通干扰较大，施工期间存在安全隐患。

（6）组合式。即在作业过程中，采用上述两种及以上方案进行交通组织，该方案灵活多样，能够根据工程具体情况制定适宜的方案；但是其交通组织复杂，工序繁琐。

厦蓉高速公路位于山岭地区，地形地势复杂，改扩建能够利用的空间有限，需要根据项目的具体设计文件和特点因地制宜地选择交通组织方法[5]。故在交通组织方案选择上，常常是以多种交通组织方式相组合的手段来保证施工的顺利实施和交通的安全畅通。

2 厦蓉高速改扩建交通组织总体方案

厦蓉高速漳龙段是龙岩往来厦门，连接江西、湖南等中西部城市的主要干线，是沿线经济社会、城市建设的重要交通依托。老路为4车道，设计速度 80km/h。项目全线 126.06km，起于漳州天宝，终于龙岩蛟洋，通过老路扩建、新建复线的方式将4车道改扩建至 8车道，其中包括对既有漳龙高速的两侧或单侧加宽、新建复线、桥梁拼宽、隧道原位扩建等施工部分。项目位于福建山岭区，地形起伏大，并且高速、国道和铁路处于同一走廊带，改扩建操作空间有限。改扩建的实施会对沿线居民出行造成不便，并且因为施工造成的交通量分流也会对周边路网造成极大的压力，所以在进行改扩建施工的过程中，需要制定合理的交通组织方案，保证改扩建期间交通的畅通安全，并保障施工顺利实施[5]。

高速公路改扩建期间的交通组织方案需要解决两方面问题:一是如何保持与周边路网的连通性和可达性并降低对周边道路的交通影响；二是如何减小施工及交通流两者之间的相互影响，保障高速公路的服务水平。本文从这两方面进行研究，制定厦蓉高速漳龙段交通组织总体方案。

项目区域内主要干线公路网有厦蓉高速漳龙段、G319、莆永高速、永漳高速。其中莆永高速与永漳高速绕行距离较远，分流能力有限，改扩建施工对其影响较小，所以项目区域主要分流干线仅有与厦蓉高速漳龙段平行的G319。根据2008年厦蓉高速漳龙段的观测数据，漳龙段整体交通量尚未饱和；而G319漳龙段的拥挤度较高，路段趋于饱和，如表1所示。

表1 厦蓉高速漳龙段交通量（pcu/d）

从路网布局及现有交通量分配来看，漳龙交通运输通道交通量主要由厦蓉高速漳龙段和G319分担，但G319相对拥挤，高速公路改扩建实施时，G319能够分担的车流量较小。并且从厦蓉高速漳龙段和 G319的交通量分担率来看，从 2004年至2008年，G319的分担率呈下降趋势，厦蓉高速漳龙段的交通量分担率呈上升趋势，新增交通量主要由高速公路承担，如表2所示。

表2 漳龙交通运输通道道路交通量分担率（%）

综上分析可知，厦蓉高速漳龙段周边主要干线交通量趋于饱和，能够接纳的交通量有限，且近年来漳龙交通运输通道增长交通量均由厦蓉高速漳龙段吸收，如果采取封闭施工或者是分车型通行施工，会影响该区域车辆的空间可达性，对居民出行和社会经济发展造成严重影响。为了保障车辆通行并降低对周边道路的交通影响，改扩建期间采取“边施工、边通行、车辆不分流”的交通组织总体方案，施工期间仍维持双向四车道通行，且全线不限速，仍维持 80km/h行驶，在对互通立交改扩建施工中，不封闭施工，通过临时保通便道，保持与周边路网的连通性和可达性。

根据 2018年厦蓉高速漳龙段实际交通量统计结果，2018年厦蓉高速漳龙段高峰时段日均交通量达到 29623pcu/d，道路实际通行能力为 51752.2 pcu/d，高峰时段计算饱和度为λ=29623/51752.2=0.57，故2018年施工期间服务水平维持在二级。根据高速公路交通量实际统计结果，2012~2017年高峰时段日均交通量均小于 2018年高峰时段日均交通量，这反映了厦蓉高速漳龙段在改扩建期间保证双向四车道通行，且全线车辆限速80km/h，其服务水平一直维持在二级。在厦蓉高速漳龙段改扩建期间，交通组织总体方案保证了全线车辆行驶畅通，未发生大面积拥堵，并且交通事故发生率为零，很好地提高了改扩建路段的安全性并保障了施工的顺利进行。

厦蓉高速漳龙段区别于其他高速公路改扩建工程，其是少数在山区进行拓宽改造的高速公路。山区高速公路区别于平原地区高速公路最大的特征在于，路线中桥隧所占比重大，存在原位扩建隧道的情况，并且由于地形地势的限制，单一的采用一种改扩建方式是不可能的，常常需要通过转换段加宽来解决工程中遇到的复杂问题。并且山区高速由于受到地形及早期设计理念的限制，存在很多设计不合理的部分，长下坡是困扰厦蓉高速的一个事故黑点，通过此次改扩建工程，消除事故黑点，保障行车安全，也是山区高速公路改扩建的主要目标之一。厦蓉高速漳龙段基于“边施工、边通行、车辆不分流”的交通组织总体方案，根据项目特点，提出了与其适应的交通组织方案，本文就山区高速改扩建中转换段加宽、长下坡改扩建、原位隧道扩建等典型交通组织方案进行深入分析及优化，为以后的山区高速公路改扩建提供参考。

3 转换段改扩建交通组织

山区高速公路改扩建应综合考虑全线地形地貌、沿线建筑物分布情况，选择灵活多样的改扩建方式，以适应不同路段的具体特点。因此，高速公路改扩建时经常出现两种改扩建方式组合的情况，即转换段加宽。通过合理设置转换段加宽，可以解决施工过程中遇到的复杂问题。但是转换段施工时需要拆除原有中央分隔带，同时车辆行驶至转换段时需要多次变换车道，施工期间对正常交通影响较大，不利于交通组织。

厦蓉高速赖坑过渡段需要进行单侧加宽与单侧加宽的转换。过渡段转换线路共存在三幅路面，分别为新建左侧下行路幅、新建右侧上行路幅，以及原右侧上行线路幅转移至原左幅下行线路幅的中间路幅。其具体的施工及交通组织方案依次为:

（1）路基拼接施工。该阶段保持原有高速公路双向四车道通行。此阶段主要进行的工作:填筑或开挖既有高速公路两侧拼宽部分的路基，防护工程两侧拼宽涵洞、设置临时排水系统（见图1）。

图1 新建或拼接两侧高速公路路基交通组织

（2）此阶段需要拆除龙岩西方向路段外侧护栏，铺筑龙岩西方向一侧拼宽部分临时路面及部分新建永久路面。该阶段保持原有高速公路双向四车道通行，拆除护栏位置设置临时安全设施及交通标志（见图2）。

图2 铺龙岩西方向（下行线）拼接临时路面及永久路面，修建保通便道交通组织

（3）修建临时保通便道，改移现有施工线路，拆除古田方向路段外侧护栏，铺筑古田方向路段单侧拼宽部分永久路面工程。施工期间，龙岩西方向行车改移至外侧拼宽路基上行驶，古田方向行车改移至原龙岩西方向行车道，后又改移回现有高速公路通道，现有高速公路维持双向四车道通车，拆除护栏位置设置临时安全设施、交通标志，改路位置设计临时围挡导行措施（见图3）。

图3 龙岩西方向、古田方向行车改移并新建从红坊方向的上行线交通组织

（4）修建临时保通便道，改移古田方向行车线路，拆除现高速公路中央分隔带护栏、路面，施工修建转换线路基及其永久路面工程。施工期间，龙岩西方向行车维持现在改移位置，古田方向行车改移至新建拼宽路基上，现有高速公路维持双向四车道通车，拆除护栏位置设置临时安全设施、交通标志，改路位置设计临时围挡导行措施（见图4）。

图4 改移古田方向（上行线）的行车及修建转换线既有高速路基右线接左线交通组织

（5）修建临时保通便道，改移古田方向以及龙岩西方向行车线路，拆除龙岩西方向单侧拼宽部分临时路面及原有路面，重新施工永久路面。施工期间，龙岩西方向行车改移至行车转换线上，最后再转移回原高速公路行车线上，古田方向行车保持改移后线路通行。现有高速公路维持双向四车道通行，改移线路位置设置临时安全设施、交通标志以及临时围挡导行措施（见图5）。

图5 古田方向行车改移至转换线及新建龙岩西方向单侧拼宽部分临时路面及原有路面交通组织

（6）拆除临时保通便道，恢复正常交通，保持上行四车道通行，下行两车道通行，完善路基路面排水系统及相关景观绿化工作（见图6）。

图6 交通导改完成既有下行线改为上行线、红坊方向接既有上行线及新建下行线交通组织

4 长下坡路段改扩建交通组织

早期山区高速公路由于地形及设计理念的限制，部分路段平纵面指标较低，甚至不满足行车安全要求，车辆行驶过程中存在事故多发路段及事故黑点路段。厦蓉高速和溪段有长达21km的连续长下坡，坡率大，转弯半径小，通车以来，发生了多起严重交通事故。通过此次改扩建，尽可能消除现有道路上存在的安全隐患，并通过交通组织保障既有道路交通流的安全通行是此次高速公路改扩建工程的主要目标之一。此次厦蓉高速改扩建工程通过新建下行线并将原有高速改为上行线的方式解决了连续长下坡的安全问题，如图7所示，提高了新建高速公路行车安全性及舒适度[6]。

图7 长下坡路段改扩建实施方案

具体施工及交通组织方案如下:

（1）在原有高速公路下行线旁新建下行四车道，将原最大坡度6%、平均坡度3.5%的老下行线改为最大坡度2.9%、平均坡度1.75%的新下行线，且新建下行线设计了两个上坡，将长下坡分割为三段，有限地避免了原有坡长弯多的情况，保证山区高速行车的安全性。此阶段保持原有高速公路双向四车道通行。

（2）原下行线路面改造。此阶段封闭原下行线，将原下行线车辆引导至新建下行线通车，原上行线保持通行状态。

（3）原上行线路面改造。此阶段封闭原上行线，将原上行线车辆引导至原下行线通车，下行线维持现在改移状态。

（4）恢复正常交通流通行，上行线在原有高速上四车道通行，下行线在新建高速上四车道通行，完善路基路面排水系统及相关景观绿化工作。

5 互通立交及二扩四隧道改扩建交通组织

厦蓉高速漳龙段改扩建工程中隧道众多，存在两侧分离式新建隧道和原位扩建等方案。后祠二扩四隧道是厦蓉高速漳龙段改扩建控制性工程之一，因地质条件复杂，施工难度大，施工过程中需要兼顾相邻原后祠隧道左线安全正常通行，并且与适中立交相连，施工交通组织难度大。适中互通改造和后祠二扩四隧道相互限制影响。为了保证适中互通各个方向交通流的畅通和后祠隧道右线二扩四的施工，需要两次大的交通转换才能顺利实施[7，8]。

交通转换前准备工作:新建左线后祠隧道，修筑临时保通便道，如图8（a）所示。

第一次交通转换:新建左线三车道后祠隧道、适中收费站，施工完成后，主线下行（龙岩往漳州方向）走新建左线后祠三车道隧道，上行线仍走既有右线隧道，停止既有左线隧道通车。

第二次交通转换:拆除旧收费站续建Z、Z＇桥。主线下行（龙岩往漳州方向）仍走新建左线隧道，既有左线隧道改造施工完成后，上行线走既有左线隧道，既有右线隧道进行二扩四施工。

具体转换步骤:

（1）龙岩往漳州方向。既有高速公路左线（龙岩往漳州方向）通过H匝道转入新建的后祠隧道三车道，在隧道出口利用新建收费站的下适中匝道进入新启用的收费内广场U转至E匝道，进入服务区，从服务区驶入主线。如图8（b）所示。

（2）龙岩往适中方向。车辆通过H匝道进入新建后祠隧道后，从新建后祠隧道出口沿连接路基进入新修匝道到新修A匝道，再进入新建适中收费站出站，进入适中。如图8（b）所示。

（3）适中往漳州方向。车辆由国道319进入R匝道，经由A匝道过新建适中收费站，经由E匝道进入新建服务区，由服务区经由J匝道进入Z主线。因为新建互通的匝道与旧互通的匝道基本重叠交叉，交通改由服务区进入主线后，新建的适中互通的喇叭匝道才能施工。如图8（b）所示。

（4）漳州往龙岩方向。封闭老后祠隧道左线后，漳州往龙岩方向车流依旧走右线，在此期间修筑Z、Z＇桥、互通匝道、保通便道。待工程量完成之后，漳州到龙岩的车流从老右线经A1保通便道进入新右线半幅上行驶，顺右线桥经C2保通便道进入老后祠隧道左线，从老后祠隧道左线出来后经D1保通便道进入老右线行驶。如图8（c）所示。

（5）交通转换结束。待后祠隧道右线二扩四施工结束，开出所有临时保通便道，主线按设计双向八车道通行，施工结束[9~11]。如图8（d）所示。

图8 适中互通、莒州枢纽、后祠隧道二扩四交通组织图

6 结语

厦蓉高速漳龙段是典型的山区高速公路改扩建工程，改扩建期间面临复杂的条件与困难，本文通过对该项目的交通组织方案进行研究，确定了其交通组织总体方案，并对山区高速改扩建中转换段、长下坡、隧道原位扩建及互通立交的施工交通组织方法进行了重点分析，为厦蓉高速漳龙段改扩建的顺利实施，及施工过程中行驶车辆的安全与畅通起到了关键作用，填补了国内山区高速公路交通组织设计的空白，为之后山区高速改扩建交通组织方案设计提供参考。

（1）本文在总结了高速公路改扩建施工交通组织类型及各自优缺点，山区高速公路因其复杂性，提出采用组合式交通组织方式，并根据项目特点，灵活选用各类交通组织方式。

（2）通过对厦蓉高速区域路网及交通特征进行分析，并调查了厦蓉高速漳龙段施工期间的交通量并计算高峰时段饱和度，结果反映了采用“边施工、边通行、车辆不分流”的交通组织总体方案能够保障改扩建施工期间道路的畅通与安全，为改扩建施工的顺利实施提供保障。

（3）山区高速公路改扩建受到地形地势及原有交通走廊带的影响，在改扩建过程中，常采用组合式加宽方式。转换段施工的交通组织方案的制定是高速公路改扩建的难点，介绍厦蓉高速单侧加宽与单侧加宽的转换工程实例，供同类工程参考。

（4）通过新建下行线，并将原有厦蓉高速主线改为上行线的交通组织方案保障了长下坡改扩建施工的顺利进行，彻底消除了老路长下坡带来的安全隐患，提高了车辆在山区高速中行驶的安全性和舒适度。

（5）二扩四隧道改扩建交通组织:通过新建左线（右线）隧道，将既有左线（右线）隧道交通流引导至新建左线（右线）隧道、既有右线（左线）隧道交通流引导至既有左线（右线）隧道，封闭既有右线（左线）隧道进行隧道二扩四施工。